[发明专利]一种长行程复合吸能装置

说明书

本发明公开了一种长行程复合吸能装置，包括锚固在巷道岩层的预钻孔中的固定套筒，固定套筒内固定有薄壁扩径吸能器；固定套筒的内壁和薄壁扩径吸能器的外壁之间填充有疏松多孔的多胞结构材料吸能结构，在冲击发生时，其与薄壁扩径吸能器一起变形进行能量吸收；薄壁扩径吸能器的内部设有可沿固定套筒的轴向方向移动的球形压头，在球形压头压入过程中使薄壁扩径吸能器发生扩径塑性变形以吸收能量；球形压头与薄壁扩径吸能器之间设有乳化液；球形压头靠近固定套筒开口的一端通过连接头连接有锚索。本发明的长行程复合吸能装置在巷道大变形下提高了锚索防冲吸能支护效果，保证锚索在巷道发生大变形过程中不断裂失效，维持巷道在冲击过程中的完整性。

技术领域

本发明属于地下工程防冲支护的技术领域，尤其涉及一种长行程复合吸能装置。

背景技术

锚索支护是煤矿开采过程中的重要支护方式，广泛应用于巷道、井巷等围岩支护。随着煤矿开采深度的加大，冲击地压发生日趋频繁。冲击地压发生时，巷道围岩体发生瞬间冲击大变形，由于锚索锚固段岩体相对稳定，位移量和变形量相对较小，冲击波造成的岩体变形能向巷道表面传递，瞬间大变形造成锚索产生拉伸大变形，极易产生锚索拉伸断裂、托盘掉落等事故，造成支护失效，导致人员伤亡及设备损毁等事故。

为防止冲击危险、巷道冲击大变形导致的锚索拉断失效，国内外研究了多种吸能防冲支护构件。现有的防冲构件一般采用某种单一吸能结构，吸能行程较小；吸能过程产生的热量不易散失，若处理不当容易引起火灾等危害；有些吸能结构导致锚索外露长度过大，限制其使用范围。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种长行程复合吸能装置，该装置同锚索结合使用，能够使锚索的吸能变形行程显著增加，提高变形过程中吸收的能量，同时降低吸能过程中的发热现象，保证冲击大变形时锚索不断裂失效，维持巷道的完整性。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种长行程复合吸能装置，包括锚固在巷道岩层的预钻孔中的固定套筒，所述固定套筒内固定有与固定套筒同轴设置的薄壁扩径吸能器；所述固定套筒的内壁和薄壁扩径吸能器的外壁之间填充有疏松多孔的多胞结构材料吸能结构，在冲击发生时，其与薄壁扩径吸能器一起变形进行能量吸收；所述薄壁扩径吸能器的内部设有可沿固定套筒的轴向方向移动的球形压头，用于在球形压头压入过程中使薄壁扩径吸能器发生扩径塑性变形以吸收能量；所述球形压头与薄壁扩径吸能器之间设有乳化液，在球形压头压入过程中，所述乳化液通过球形压头上的通孔流至球形压头的上方，该挤出乳化液的过程可以吸收能量，又可以通过乳化液的流出进行润滑和冷却；所述球形压头靠近固定套筒开口的一端通过连接头连接有锚索。

进一步的，所述吸能结构为由疏松多孔的多胞结构材料构成的圆柱筒，用于固定所述薄壁扩径吸能器，并维持薄壁扩径吸能器在未发生冲击时的圆筒形状。

进一步的，所述球形压头分为上下两部分，其上半部分为扩径球头，该扩径球头的直径尺寸大于所述薄壁扩径吸能器的直径、小于所述固定套筒的内径；其下半部分为圆柱形杆，其直径小于所述扩径球头的直径。

可选的，所述固定套筒由锚固剂锚固在巷道岩层的预钻孔中。

进一步的，所述固定套筒靠近预钻孔底的顶部为锥形结构，并其上部布置若干刀刃，用于破坏装有锚固剂的塑料袋，使锚固剂流出。

可选的，所述薄壁扩径吸能器为薄壁类金属材质圆柱筒，所述固定套筒、疏松多孔的多胞结构材料吸能结构与薄壁扩径吸能器三者之间紧密贴合形成一个整体。

可选的，所述固定套筒与球形压头之间设有密封装置，用于密封所述球形压头与薄壁扩径吸能器之间的乳化液。

进一步的，所述连接头连接所述球形压头的一端的端面布置有若干与所述固定套筒底部的销孔配合的销钉，由锚杆钻机旋转锚索，锚索通过连接头的销钉带动固定套筒旋转以搅拌锚固剂。